Relación entre la dimensión de un chip y su frecuencia de operación

Navega tus respuestas
0

En su libro "Sistemas operativos modernos", Tanenbaum hace una declaración sobre la velocidad de los procesadores que no puedo entender:

  

De acuerdo con la teoría de la relatividad especial de Einstein, ninguna señal eléctrica puede propagarse más rápido que la velocidad de la luz, que es aproximadamente 30 cm / nsec en vacío y aproximadamente 20 cm / nsec en cable de cobre o fibra óptica. Esto significa que en una computadora con un reloj de 10 GHz, las señales no pueden viajar más de 2 cm en total. Para una computadora de 100 GHz, la longitud total de la trayectoria es de 2 mm como máximo. Una computadora de 1 THz (1000 GHz) tendrá que ser más pequeña que 100 micrones, solo para que la señal pase de un extremo al otro y vuelva una vez dentro de un solo ciclo de reloj.

Soy consciente de que la velocidad de una perturbación electromagnética no es la misma en diferentes entornos, por lo que es fácil comprender que la velocidad de la luz "es de unos 30 cm / nsec en vacío y unos 20 cm / nsec en cable de cobre. o fibra óptica ". Sin embargo, ¿cómo es posible inferir que las señales que viajan dentro de una CPU de 10 GHz no pueden viajar más de 2 cm? ¿Está relacionado de alguna manera con la longitud de onda de una señal de 10 GHz que viaja a 20 cm / nseg? Si está relacionado, ¿cómo llegar a la conclusión de que una CPU de 1 THz tendría que ser más pequeña que 100 micrones, una vez que la longitud de onda de una señal de 1 THZ sea 200 micrones?

    
pregunta Humberto Fioravante Ferro

2 respuestas

1

El límite que da se basa en el supuesto de que todo el chip está en un solo dominio de reloj. Sin embargo, los chips grandes han usado múltiples dominios de reloj durante años.

Desde una perspectiva práctica, los límites de frecuencia en las CPU de gama alta principalmente dependen de la capacidad de entregar y disipar la energía. Con una refrigeración suficiente, los overclockers superan habitualmente los límites especificados en la velocidad de la CPU por márgenes sustanciales.

    
respondido por el Jerry Coffin
0

El chip en sí puede ser de cualquier tamaño (dentro de los límites técnicos), pero el tiempo de propagación ya es un problema. Los chips muy grandes, como los FPGA de alto recuento de células, suelen tener múltiples fuentes de reloj, por lo que la distancia de propagación local puede reducirse. Las herramientas de síntesis y de ruta / lugar advertirán sobre infracciones de tiempo, y el tiempo de propagación es parte de ese cálculo. Luego, debe considerar cambiar su diseño o tratar su componente en múltiples dominios de reloj, con las señales que van entre dominios que se vuelven a sincronizar (si están sincronizados).

    
respondido por el awjlogan

Lea otras preguntas en las etiquetas

¿Conductividad de flujo residual en PCB que causa problemas? ¿Cuál es la influencia de los ruidos cuando se usan ondas electromagnéticas como fuente de energía?